第八节 绝热工程
炼油、化工等装置中介质的运行，都是在一定的温度、压力等参数条件下进行。为了保证正常生产的最佳温度范围和减少热载体（如蒸汽、热油、热水、烟气等）和冷载体（如液氨、液氮、冷冻盐水、低温水等）在输送、贮存、和使用过程中热量和冷量的损失，提高热、冷效率，降低能源消耗和产品成本，设备和管道均应进行绝热。 一. 绝热种类及目的
1. 绝热种类
2．绝热目的
（1）生产工艺的要求
在石油化工产品的生产中，温度是进行反应的一个重要条件，如果不能保持过程中恒定的温度范围，就会影响到反应的速度或变化，直接影响产量、质量和物料的正常输送。因此，对
某些设备和管道要进行绝热。
（2）减少热损失、节约燃料
当设备和管道内的介质温度高于周围空气温度时，热量将经过金属壁传到周围空气中去造成热损失，这个热损失是相当大的。经测算，当管径Dg≥100毫米时，经合理保温后的散热量只有裸管散热量的10%左右；当管径Dg＜100毫时，约为15-20%；也就是说进行保温后热损失可以减少80-90%，从而节约了大量燃料。
（3）改善劳动环境，保证操作人员安全
对一些车间内部的高温设备，为了改善劳动环境而进行的保温，可以起到室内降温、防暑作用，成为保护性保温。
对于温度高于650C的设备和管道，从生产工艺上虽不需要保温，但为保证操作人员安全，需在经常走动可能触及的范围内作防烫性保护性保温。
（4）防止设备和管道内液体冻结
在寒冷季节，高凝固点的物质在设备、管道内流动不快或停储时间较长时，将产生冻结、堵塞，通常采用加热保护性保温。
室外的给排水管道和水箱，如果是间歇工作就有冻结的可能，也需要作加热性保温。
（5）防止蒸发损失
当设备、管道处于低温条件操作时，要防止周围环境的热量传递给冷介质造成冷损失，为防止介质的蒸发损失应进行冷保温。
（6）防止设备和管道外表面结露
当设备和管道外表面温度低于或等于周围空气的露点温度时，就会产生结露。为了防止结露就要进行冷保温。
（7）防止火灾
在生产易燃品的车间，对一些大型设备支腿或钢结构支柱，应进行防火性保温，减少火灾危害。
二．设备和管道绝热范围
设备和管道绝热范围见表10-12。
表10-12设备、管道绝热范围表
种 类 | 绝 热 条 件 | 绝 热 范 围 |
设 备 | |
保 温 | 1、操作温度低于1000C | 按工艺或防烫要求进行 | 按工艺或防烫要求进行 |
2、温度为100-2500C | 所有的设备应保温，但需要散热的设备除外。 | 全部管线应保温，但阀门、法兰和特殊部位除外 |
3、温度大于2500C | 所有使用蒸汽的嘴子、法兰和人孔应保温。 | 所有的部分包括阀门、法兰和任何其它部件均应保温。 |
4、任何温度下机泵 | 按工艺或防烫要求进行。 | |
5、特殊条件 | 换热器的法兰、容器的座和支腿不保温，但有时在易燃车间应涂耐火层。过滤器、粗滤器、疏水器不保温。 | 要求散热的管线不保温。 |
保 冷 | 1、操作温度低于00C | 设备壳体、嘴子、法兰、人孔、配件均应保冷；支道、梯子等通道的连接处、其保冷长度至少为保冷厚度的4倍。 | 所有管线、法兰、阀门及其管件和支架均应保冷，后者的保冷长度至少为保冷厚度4倍。 |
2、环境温度低于物料冰点防止结冰 | 但施工说明有规定时同上，否则只对设备壳体进行保冷。 | 当施工说明有规定时，还应包括上述中的阀门，法兰和管件的保冷。 |
3、操作温度低于大气平均温度防止大气中水汽冷凝 | 只对设备壳体，其它部位均不作保冷处理。 | 管线应保冷，但法兰、阀门管线不需保冷。 |
| | | |
绝热材料按其软硬程度可分为硬质材料、软质材料、半硬质材料、散棉和散状材料。
1、硬质材料：压缩系数很小的材料或称无压缩性材料，如微孔硅酸钙、硬聚苯乙烯泡沫塑料制品、泡沫玻璃、硬聚氨酯泡沫塑料制品等。
2、软质材料：压缩系数很大的材料，如超细玻璃棉毡、矿棉席、软聚氯乙烯泡沫制品等。
3、半硬质材料：可压缩，但是压缩系数较小的材料，如岩棉制品、硅酸铝纤维制品等。
4、散棉：无型材料，使用时可根据设计要求，现场铺絮成型材料，如超细玻璃棉。
5、散状材料：指颗粒状材料，如珍珠岩粉。
四． 常用绝热材料的性能及选用
用于绝热工程的绝热材料或制品的品种、规格及性能等技术要求要符合设计文件的规定。常用绝热材料或制品主要性能见表10-13。
表10-13常用绝热材料及制品主要性能
类 别 | 性 能 |
使用密度kg/m3 | 推荐使用温度oC | 常温导热系数W.m-1oC-1 | 导热系数的参考计算方程 斜板(W.m-1oC-1) | 抗压强度MPa |
超细玻璃棉制品 | 刮刮卡制作板 | 48 | ≤300 | ≤0.043 | λ=λ0+0.00011tm | — |
64-120 | ≤0.042 |
管 | ≥45 | ≤0.043 |
岩棉及矿渣棉 | 板 | 80 | ≤250 | ≤0.044 | λ=λ0+0.00018tm | — |
100-120 | ≤0.046 |
150-160 | ≤0.048 |
管 | ≤200 | ≤0.044 |
微孔硅酸钙 | 170 | ≤550 | ≤0.055 | λ=λ0+0.000116tm | 0.4 |
220 | ≤0.062 | 0.5 |
240 | ≤0.064 | 0.5 |
硅酸铝纤维制品 | 120-200 | ≤900 | ≤0.056 | λ=λ0+0.0002tm | — |
复合硅酸铝纤维制品 | 板 | 45-80 | ≤600 | ≤0.036 | 实物展示台 λ=λ0+0.000112tm | — |
管（硬质） | ≤300 | ≤0.041 | 0.4 |
聚氨酯泡沫塑料制品 | 30-60 | -65-80 | 缘114≤0.027 | λ=λ0平板显示+0.00009tm | — |
聚苯乙烯泡沫塑料制品 | ≥30 | -65-70 | ≤0.00349 | λ=λ0+0.00014tm | — |
泡沫玻璃 | 150 | -196-400 | 铜管焊接≤0.06 | λ=λ0+0.00022tm | 0.5 |
180 | ≤0.064 | 0.7 |
注：tm为使用温度 |
| | | | | | |
保护层按材质可分为金属保护层、抹面保护层和毡、箔、布类保护层三种。
1、金属保护层：金属保护层的材料可采用镀新薄钢板、普通薄钢板、薄铝合金板、不锈钢板或波纹钢板。其重量轻，外型美观，但造价较高。
镀锌薄钢板是目前用的最多的一种保护层，厚度0.35-0.5毫米用于管道保护层，厚度0.5-0.8毫米用于设备保护层。
采用普通薄钢板时，其里外表面应涂刷防锈涂料。
在酸浓度较大的环境中最好使用薄铝合金板或不锈钢板，厚度0.5-0.7毫米用于管道保护层，厚度0.8-1.0毫米用于设备保护层。
大型储罐及大型平壁设备常用波纹钢板作保护层。
2、抹面保护层：抹面保护层根据所用材料的不同，分为石棉水泥麻刀抹面、石棉灰麻刀水泥抹面、麻刀白灰抹面、石棉硅藻土水泥抹面和石棉水泥抹面等多种。抹面保护层强度高，
使用寿命长，使用于外形复杂的设备保护层。其抹面层厚度管道一般为10-15毫米，设备一般为15-20毫米。
3、毡、箔、布类保护层：毡、箔、布类保护层采用的材料主要有玻璃布、锡箔、油毡纸等，其造价低、施工快。
锡箔与油毡纸在保温工程中，是作为防水材料被使用的。其中，油毡纸常用200号和350号两种，其宽度有915毫米和1000毫米两种，每卷有效使用面积为20平方米。
玻璃布用在保温结构中，是以螺旋状缠绕在保温层外面，然后再涂以防腐漆作为保护层。玻璃布根据织纹有中碱平纹和中碱网纹两种，厚度常为0.1-0.5毫米，宽度有200毫米、250毫米、300毫米、400毫米、500毫米等。
六．绝热结构
设备和管道的绝热结构根据其所构成所起的作用划分为保温结构和保冷结构两种。保温结构由防腐层、保温层和保护层构成。保冷结构由防腐层、保冷层、防潮层和保护层构成。
对保温、保冷结构的基本要求是热、冷损失小，有足够的机械强度，对被保温、保冷物件无腐蚀，不受生产操作震动及应力影响，施工维修方便，造价低及结构外表整齐美观。
1、防腐层
为了防止大气、雨水等在绝热层施工前对设备、管道表面的腐蚀，以及某些绝热材料对设备、管道的腐蚀，保温（冷）前应对设备、管道作防腐处理。对保温的碳钢设备、管道一般刷二遍红丹防锈底漆；对保冷的碳钢设备、管道刷二遍沥青底漆；对高温管道一般刷耐高温漆或不刷漆。
2、保温（冷）层
有充填式、浇注式、喷涂式、预制块式、包扎式等多种。最常用的有以下三种：
（1）预制块式
预制块式是目前使用最广泛的一种结构，即将保温（冷）材料的硬质或半硬质成型制品（如管壳、板）用挂钉、铁丝、钢带或专用粘接剂等，固定于设备或管道外壁，管壳或板之间抹缝或填缝，形成绝热层。
预制块主要有：矿棉瓦块，超细玻璃棉管壳，泡沫玻璃板、瓦块，岩棉板、管壳。微孔硅酸钙瓦块，硅酸铝管壳、板，聚苯乙烯泡沫塑料板、瓦块，聚氨酯泡沫塑料板、瓦块和软木板、瓦块等。
（2）包扎式
包扎式是将软质材料预制成毡、垫、席、绳等，用铁丝或钢带将其包扎于设备或管道外，形成绝热层。
适用于包扎式的材料有：矿渣棉席、超细玻璃棉毡、硅酸铝纤维毡和石棉绳等。
（3）喷涂式
把配比好的聚氨酯泡沫塑料在施工现场使用专用喷涂设备，使其喷涂于被保温（冷）物件表面并瞬间发泡形成闭孔型聚氨酯泡沫塑料保温（冷）层。
3、防潮层
保冷结构必须设置防潮层，以防止大气中的水份凝结在保冷层上，从而影响保冷效果。防
潮层的结构有三部分组成：第一层为阻燃型沥青玛蹄脂或阻燃型防水冷胶料层，厚度为3mm；第二层为无蜡中碱粗格平纹玻璃布，厚度为0.1-0.2 mm；第三层为阻燃型沥青玛蹄脂或阻燃型防水冷胶料层，厚度为3mm。
4、保护层
在保温结构的保温层外或保冷结构的防潮层外设置保护层。保护层的质量直接影响到绝热结构的外表美观和使用寿命。
保护层有金属保护层、抹面保护层和毡、箔、布类保护层三种。
七． 绝热施工
1、防腐层施工
被保温（冷）设备、管道按照设计要求进行除锈刷漆，焊缝处的防腐须在设备、管道水压强度实验和气密性实验合格后进行。
2、绝热层施工
在被保温（冷）设备、管道按规定做了水压或气密性实验，支座、支架和仪表接管等安装工作均已完毕，表面经过除锈刷漆之后，即可进行绝热层的施工。绝热层施工应注意：
（1）立式设备和垂直管道应从支撑件开始由下向上敷设。
（2）保温层的厚度大于等于100mm，保冷层的厚度大于等于80 mm，应分层进行施工，各层的厚度宜接近。
（3）采用分层敷设时，同层错缝，错缝长度不得小于100 mm，上下层压缝，搭接长度不得小于50 mm。水平管道的内层与外层纵向接缝宜分置于两侧。各层均应连续，层间不得有缺肉现象，并应逐层捆扎。
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